层叠混合型柔性连续体手术器械

本发明涉及手术器械，特别是涉及一种层叠混合型柔性连续体手术器械。

背景技术：

1、微创手术因其创伤小、恢复快等优点，在临床医学中广泛应用。随着医疗技术水平发展和机器人技术在该领域逐渐成熟，消化内镜手术被广泛地应用于消化道早期癌症的诊疗之中，上述手术中使用到的连续体手术器械主要采用丝驱动方式，具备尺寸紧凑、高精度与高效长距离传动的特点，其远端通常由两部分组成：末端执行器和柔性连续体结构。末端执行器械进行注射、夹持、切割、伤口缝合等操作，通过注射针、手术剪、手术钳或者集成的电切、电凝等设备完成，如cn115300006a所公开的具备结构解耦功能的柔性连续体手术器械，包括驱动模块、管状结构的柔性驱动丝传递模块、柔性连续体模块以及与所述柔性连续体模块连接的末端执行器模块，所述末端执行器模块包括夹钳。

2、然而，现有柔性连续体手术器械，由于其本质柔性与可变形性，在手术操作过程中存在运动精度低、尺寸大和稳定性差等诸多问题，此外，基于腹腔镜手术的需求，器械的柔性和强度需要平衡。通过多个刚性转动关节堆叠交错而成的离散型柔性连续体或一体化加工的缺口型柔性连续体，都具备带有可用工作通道与灵活的特性但又各具优劣。离散型柔性连续体操作灵活性高，每个节段可独立控制，单向控制精度较高，可实现复杂的空间运动，但运动连续性差、运动回差大；一体化加工的缺口型柔性连续体有较好的运动连续性与运动复位性，但操作稳定较差，控制精度较低，同时因其弯曲应变部的应力分散与长期材料性能损耗导致其连续体末端运动位置精度难以保证。

技术实现思路

1、本发明的目的是为克服现有柔性连续体手术器械运动精度低、运动回差大、尺寸大、灵活性差等问题的一个或几个，提供一种层叠混合型柔性连续体手术器械。该柔性连续体外层基于离散交错堆叠的转动关节进行设计，提供灵活的柔性包裹，内层基于一体化切割加工的缺口型管状连续柔性骨架进行设计，提供一定的轴心刚度与稳定的内部支撑，通过多股钢丝传递动力。

2、一种层叠混合型柔性连续体手术器械，包括柔性连续体模块以及与所述柔性连续体模块连接的末端执行器模块；所述柔性连续体模块的弯曲部外层为堆叠交错的转动关节，内层为一体化切割加工的缺口型柔性骨架，外层的转动关节堆叠形成的空隙与缺口型柔性骨架体的缺口一一对应；外层的转动关节之间的转动轴与缺口型柔性骨架的弯曲梁的应变中心轴一一对应；所述柔性连续体模块的弯曲部驱动丝沿转动关节侧壁周向均匀布置。

3、其中，所述缺口型柔性骨架两端分别与柔性连续体模块的弯曲部两端关节的内部凹槽连接固定。

4、其中，所述转动关节包括外层末端关节、多个外层弯曲部关节与外层基底关节依次正交堆叠排列。

5、其中，所述内层缺口连续型柔性骨架的两端分别与外层末端关节和外层基底关节的中央凹槽连接。

6、其中，所述弯曲部驱动丝固定在外层末端关节的u型槽口中。

7、其中，所述末端执行器模块包括夹钳、电刀或注射针的至少一个。

8、其中，所述夹钳包括上夹钳、下夹钳，所述上夹钳、下夹钳通过夹钳转动销与钳筒连接而布置于所述钳筒的前端，所述上夹钳、下夹钳通过夹钳连杆与连接柱连接，所述连接柱连接固丝滑块，所述固丝滑块与夹钳驱动丝连接，所述夹钳驱动丝上装有压簧，所述夹钳连杆、连接柱、固丝滑块及压簧装于所述钳筒内，所述夹钳驱动丝由所述钳筒的后端伸出，所述夹钳驱动丝布置在柔性连续体模块的中央通道中；初始状态下夹钳保持张开，拉动夹钳驱动丝压缩所述压簧能使夹钳闭合。

9、其中，所述钳筒的后端具有限位管，对压簧进行阻挡，防止由后端滑出，所述夹钳驱动丝由所述限位管内部穿过，所述限位管与钳筒后端固定。

10、其中，所述上夹钳与下夹钳相对布置在钳筒的前端，且由钳筒前端的相对布置的两个连接板限位，位于两个连接板之间，所述连接板与钳筒的筒体部形成u型结构。

11、其中，所述电刀包括绝缘端，电极与电刀线；所述绝缘端与外层末端关节的中央凹槽相连；所述绝缘端的中央通道与电极相连；所述电刀线穿过所述柔性连续体模块的中央通道，进入所述绝缘端的中央通道后与电极的中央凹槽相连。

12、其中，所述注射针包括注射针末端、固定台、带针头的针管；其中，所述注射针末端的矩形凸台与固定台的中央矩形凹槽相连；所述固定台与外层末端关节的中央柱形凹槽相连；所述针管穿过所述柔性连续体模块的中央通道，进入外层末端关节以及注射针装卸台后，与所述注射针末端相连。

13、本发明的层叠混合型柔性连续体手术器械的弯曲部外层由离散的刚性关节基于交错弧形铰链堆叠扣合组成，内层由激光切割加工的一体化缺口连续型骨架组成，利用内外层不同形式的连续体结构不同的力学特性，通过层间的相互作用实现更稳定、更准确的力传递，具有良好的灵活性、运动稳定性与轴向刚性，加工装配容易；层叠结构通过分散应力和负载，可以更好地提高连续体结构的稳定性和耐用性，延长器械的整体使用寿命，减少维护和更换成本，提高使用的可靠性。内外层不同的材料组合可以优化连续体整体的力学性能，提供更好的力学表现，提高柔性手术器械的操作性能。

14、本发明层叠混合型柔性连续体手术器械的弯曲部层叠混合型柔性方式简单有效，解决了柔性连续体运动过程中的运动连续性差、运动回差大、末端运动位置精度差、运动复位精度差等问题，提高了运动精度、稳定性与耐用性。

15、本发明的柔性手术器械结合了基于离散堆叠关节连续体的多自由度、灵活性以及一体化切割加工的缺口型管状连续体的轴向刚度、稳定性、高复位精度的优势，在保证拥有更灵活的操作自由度前提下，提高了运动精度、运动稳定性与轴向刚度，得以实现更加精确的丝驱动控制，同时实现了良好的柔性与强度平衡，能满足面向消化道早癌诊疗的柔性连续体手术器械小型化、灵巧性、高精度以及稳定性的需求。

1.层叠混合型柔性连续体手术器械，其特征在于，包括柔性连续体模块以及与所述柔性连续体模块连接的末端执行器模块；所述柔性连续体模块的弯曲部外层为堆叠交错的转动关节，内层为一体化切割加工的缺口型柔性骨架，外层的转动关节堆叠形成的空隙与缺口型柔性骨架体的缺口一一对应；外层的转动关节之间的转动轴与缺口型柔性骨架的弯曲梁的应变中心轴一一对应；所述柔性连续体模块的弯曲部驱动丝沿转动关节侧壁周向均匀布置。

2.根据权利要求1所述层叠混合型柔性连续体手术器械，其特征在于，所述缺口型柔性骨架两端分别与柔性连续体模块的弯曲部两端关节的内部凹槽连接固定。

3.根据权利要求1所述层叠混合型柔性连续体手术器械，其特征在于，所述转动关节包括外层末端关节、多个外层弯曲部关节与外层基底关节依次正交堆叠排列。

4.根据权利要求3所述层叠混合型柔性连续体手术器械，其特征在于，所述内层缺口连续型柔性骨架的两端分别与外层末端关节和外层基底关节的中央凹槽连接；所述弯曲部驱动丝固定在外层末端关节的u型槽口中。

5.根据权利要求4所述层叠混合型柔性连续体手术器械，其特征在于，所述末端执行器模块包括夹钳、电刀或注射针的至少一个。

6.根据权利要求5所述层叠混合型柔性连续体手术器械，其特征在于，所述夹钳包括上夹钳、下夹钳，所述上夹钳、下夹钳通过夹钳转动销与钳筒连接而布置于所述钳筒的前端，所述上夹钳、下夹钳通过夹钳连杆与连接柱连接，所述连接柱连接固丝滑块，所述固丝滑块与夹钳驱动丝连接，所述夹钳驱动丝上装有压簧，所述夹钳连杆、连接柱、固丝滑块及压簧装于所述钳筒内，所述夹钳驱动丝由所述钳筒的后端伸出，所述夹钳驱动丝布置在柔性连续体模块的中央通道中；初始状态下夹钳保持张开，拉动夹钳驱动丝压缩所述压簧能使夹钳闭合。

7.根据权利要求6所述层叠混合型柔性连续体手术器械，其特征在于，所述钳筒的后端具有限位管，对压簧进行阻挡，防止由后端滑出，所述夹钳驱动丝由所述限位管内部穿过，所述限位管与钳筒后端固定。

8.根据权利要求7所述层叠混合型柔性连续体手术器械，其特征在于，所述上夹钳与下夹钳相对布置在钳筒的前端，且由钳筒前端的相对布置的两个连接板限位，位于两个连接板之间，所述连接板与钳筒的筒体部形成u型结构。

9.根据权利要求6所述层叠混合型柔性连续体手术器械，其特征在于，所述电刀包括绝缘端，电极与电刀线；所述绝缘端与外层末端关节的中央凹槽相连；所述绝缘端的中央通道与电极相连；所述电刀线穿过所述柔性连续体模块的中央通道，进入所述绝缘端的中央通道后与电极的中央凹槽相连。

10.根据权利要求6所述层叠混合型柔性连续体手术器械，其特征在于，所述注射针包括注射针末端、固定台、带针头的针管；其中，所述注射针末端的矩形凸台与固定台的中央矩形凹槽相连；所述固定台与外层末端关节的中央柱形凹槽相连；所述针管穿过所述柔性连续体模块的中央通道，进入外层末端关节以及注射针装卸台后，与所述注射针末端相连。